101物理创新课堂:串联电路故障分析

电路故障分析不仅能考察电路的主干知识,还能考察学生的推理能力、分析综合能力和联系实际解决问题的能力,是中考命题的热点,也是电路分析的难点。

那么,该如何帮助学生克服这一难题呢?福州鼓山中学的林老师通过对电学实验的故障进行归纳总结,并结合真实实验及101虚拟实验室,为大家带来了一堂《串联电路故障分析》的复习课。

 

该课程是福州鼓山中学2019年市级教学开放周的重点推荐课程之一,受到了福州市教育研究院及各市级中学物理老师的高度好评。下面,我们就一起来回顾本节实验课。

一、教学目标

1、通过物理仿真实验电路故障分析提高学生的实验检查电路故障的技能,会利用欧姆定律分析故障成因。

2、通过实验,激发学生对科学的求知欲,领略科学的美妙与和谐。

3、养成学生实事求是、尊重客观规律的科学态度,养成严谨、细致、耐心的实验修养。

二、教学重点和难点

重点:

通过学习电流表电压表内部结构及指针偏转的原因,学会利用导线、电流表、电压表检查电路故障。

难点:

1、实验器材准备繁琐,为完整展现电路故障的不同情况,学生被分为不同小组,部分小组被配发了损坏的器材,例如中间断了的导线或灯丝断了的灯泡或底部短路的灯座等,其余实验器材完好。

2、真实实验中,利用导线、电流表检测电路故障时,可能会导致电流表、电源被烧坏。

三、教学用具

101虚拟实验室、损坏的小灯泡、正常的小灯泡、导线、电压表、电流表、电源、开关。

四、教学过程

1、复习课引入

引导学生根据教学PPT上的电路图,将两盏灯泡串联接在电路中。当开关闭合后,观察所连接电路中两盏灯泡发光的情况。根据事先的分组,让学生描述观察到的实验现象:一盏灯亮一盏灯不亮,或两盏灯都不亮。

 

随后,老师打开101虚拟实验室进行演示,并引导学生思考,电路的故障主要有短路和开路。当一盏灯亮一盏灯不亮时,我们可以得知不亮的灯泡出现了短路。

 

但当两盏灯都不亮时,导致故障的可能性有很多,因此我们只能借助其他实验器材来判断电路中可能会出现的故障。

 

 

2利用导线试触检查故障

首先提出问题:我们是否可以用一根导线检查出哪个灯泡开路。老师进行演示操作,得出通过导线试触排查,如果一盏灯亮,一盏灯不亮,那我们可以得出电路故障的原因是一开路一正常。

 

但如果导线试触两盏灯后都没有现象产生,那么可能此时两个灯泡都有故障:一盏灯开路一盏灯短路、或两盏灯同时开路、或两盏灯同时短路。

打开101虚拟实验室,老师为学生演示如果两盏灯都短路,那么无需排查,我们会发现过一会电源就被烧坏。

 

随之,引导学生思考当出现一盏灯开路一盏灯短路、或两盏灯同时开路时,我们可以用什么器材来检查故障呢?

 

 

3利用电流表检查故障

经过讨论分析,我们可以得知用电流表也可以检查电路故障。假设将电流表分别试触并联在两盏灯泡,如果并联在灯1两端时无示数、并联在灯2两端时有示数,就可以推导出灯1短路、灯2开路;如果并联在两盏灯的两端时都没有示数,那么两盏灯泡都开路。但这个理论上可行的方案,实际应用可行吗?

 

打开101虚拟实验室,老师模拟演示上述方案。我们可以看到,电流表接在灯1后,一段时间后就被烧毁(灯2短路,灯1开路)。因此,我们可以得知,利用电流表检测电路故障,出现短路时,电流过大容易烧坏电流表和电源。

 

那么,为了器材的安全和设计的合理,能不能再想想可以用什么来检查故障呢?

 

4利用电压表检查故障

通过逐步引导,启发学生思维,我们最终得出还可以使用电压表检测电路故障。让学生根据实验台上的器材,进行检测。

 

用电压表分别试触并联在灯1、灯2两端,如果并联在灯1两端时无示数、并联在灯2两端时有示数,则灯1短路、灯2开路;如果并联在两盏灯的两端时都无示数,则两盏灯都开路。

 

 

5实验总结

通常在两盏灯泡串联在电路中,出现的故障分析的方法是,先用导线检查,能检查出的故障就是一盏灯开路一盏灯正常,如果检查不出来那我们就再用电压表测试。

 

五、教学思考

 

本节课是一堂结合了101虚拟实验室、实操实验的探究复习课。课堂上,通过101虚拟实验室,我们可以模拟演示电路故障的多种情况:正常、一开一短路、一开一正常,一短路一正常、两短路、两开路等,并在不伤害实验仪器(例如电流表、电源)的情况下,为学生模拟演示短路时,电流过大会烧坏电流表和电源的场景。

在保证学生安全、仪器正常的情况下,启迪学生思维,让学生更加形象地了解电流表、电压表内部结构及指针偏转的原因,学会利用导线、电流表、电压表检查电路故障,分析故障成因。

 

 

留下评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据